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1.2 驾驭计算机

瑞问:“那么多编程语言,为什么C语言经久不衰?”

每种编程语言都有优缺点,或者说,都有擅长的领域和局限。C语言在所有流行的编程语言里是大神级的存在。C语言诞生于1972年,深深地影响了之后出现的其他编程语言。C语言定义的很多标准都被其他编程语言沿用了。在快速发展变化的计算机世界里,1972年几乎是“石器时代”,你很难想象,那个年代计算机硬件的性能有多么弱,所以那个年代诞生的编程语言,只是为了生存在缺少资源的环境里。因而,C语言成为我们能接触到的运行速度几乎最快的计算机编程语言。当然,C语言在强大的同时,也意味着掌握起来会非常困难。就如同专业的赛车会比家用汽车性能更好,但是驾驶更难。20世纪70年代的计算机科学家,在发明编程语言的时候,肯定无暇顾及让这个编程语言更容易学习。相比之下,他们更关心如何发明一门功能强大的编程语言。只有计算机科学不断发展,计算机及编程技术才会让人越来越容易使用。

瑞说:“我感觉现在的计算机很厉害。”

本质上讲,计算机就是一个家用电器,和我们家里的电视、洗衣机、冰箱没有什么区别。买一台新电视回家,我们要花点时间去学习如何使用它,比如了解电视遥控器按键的功能。相比之下,计算机就复杂多了,光计算机键盘上面的按键就比电视遥控器上多很多,再加上,这些按键是可以组合在一起的,这就更厉害了。因此,我们得花更多的时间来学习如何跟计算机打交道。然而,靠我们一个个地去试用计算机的功能,有些不现实,而且即便我们掌握了计算机功能的每个细节,也不一定是计算机高手。因为计算机是可以用程序指挥的,只有学会编写程序才能进阶为计算机高手。

瑞问:“我先要知道计算机是怎么工作的。”

计算机有两个核心组成部分:运算器和存储器。计算机能计算,它们是关键。计算机里叫运算器的装置,能帮你把两个数加在一起,并得到结果。存储器将运算的结果保存下来。现在的计算机将运算器和一部分存储器合并到一起成为CPU。

确切地讲,程序就“活”在由运算器和存储器组成的核心区域里。像显示器、键盘、鼠标这些被称为输入输出设备的,只工作在这一核心区域的外围。程序在运算器里运算,在存储器里存储或读取,是非常容易的,但和外围设备打交道并不容易。这有点像你使用家里的任何东西,都是合情合理的,但是离开家,要去用外边的东西,就不会那么直截了当了。

计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备构成,这一结构是由冯·诺伊曼定义的。他被称为现代电子计算机之父,这个定义也被称为冯·诺伊曼体系结构,今天计算机无论多么强大,无论变成什么样子,都基于冯·诺伊曼体系结构。但冯·诺伊曼的贡献远不止于此,你可以花些时间去了解冯·诺伊曼的故事,很有意思——计算机科学就是由这样一些伟大的科学家推动进步的。 d+WQWTGyvyqwfrxirwH+lcEWJCR4/Fdzd5ZpWxaL+ctOM4NbvrD2d3vl3PYPSLXv

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